專利名稱:沉沒(méi)燃燒爐處理銻礦石的方法
本發(fā)明涉及一種有色金屬冶煉中應(yīng)用沉沒(méi)燃燒爐處理銻礦石，特別是處理含銻大于10%、硫1～20%的氧硫混合銻礦石，產(chǎn)出爐渣和銻氧的揮發(fā)熔煉方法。
現(xiàn)有的處理銻礦石產(chǎn)出銻氧的方法有赫氏爐法、回轉(zhuǎn)窯閃速焙燒法、飄懸焙燒法和沸騰焙燒法。這些方法多屬靜態(tài)或動(dòng)態(tài)下的固體物料揮發(fā)。由于設(shè)備裝置簡(jiǎn)單，銻及其化合物易揮發(fā)，這些方法對(duì)于處理不同含銻品位的銻礦石都是有成效的。銻的揮發(fā)率可達(dá)87～97%，但是銻及其化合物的熔點(diǎn)低，在作業(yè)溫度(800～1000℃)下，焙砂熔結(jié)，給工藝帶來(lái)困難，渣含銻高，金屬損失大，產(chǎn)出的氧化銻質(zhì)量差，影響下步還原熔煉，而且中間產(chǎn)品量大，需返回處理。為了解決這些問(wèn)題，據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司編的《有色金屬進(jìn)展》第23分冊(cè)介紹，玻璃維亞的文托冶煉廠采用φ800m/m旋渦爐進(jìn)行強(qiáng)化揮發(fā)熔煉，除了固體物料的直接揮發(fā)外，還伴隨有熔態(tài)揮發(fā)，改善了工藝操作條件，渣含銻降低到0.5～1.5%，銻揮發(fā)率可達(dá)到95.3～96%。該方法的主要缺點(diǎn)是入爐的銻礦和熔劑必須細(xì)磨至2毫米以下，物料制備要求嚴(yán)格，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求特殊的耐火材料。中國(guó)冶金工業(yè)出版社出版的《有色金屬》冶煉部分1984年第六期介紹錫礦山礦務(wù)局應(yīng)用鼓風(fēng)爐這一古老的冶金設(shè)備進(jìn)行銻的揮發(fā)熔煉，即鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉法。該方法是根據(jù)銻及其化合物易揮發(fā)的特征，利用在鼓風(fēng)爐內(nèi)的還原性氣氛，使固態(tài)或液態(tài)物料中銻的高價(jià)氧化物先還原成低價(jià)氧化物(Sb2O3)，物料中的Sb2S3在作業(yè)溫度(1200～1300℃)下直接升華，同時(shí)又易被氧化成Sb2O3揮發(fā)，少量被還原的金屬銻也因在作業(yè)溫度下具有很大的蒸汽壓而成銻蒸汽。所有這些硫化銻和銻蒸汽在爐子上部的高溫下氧化成氧化物，即煙塵。銻的揮發(fā)率達(dá)94.4%(混合銻精礦含銻28.4%)或97.18%(硫化銻精礦，含銻48.45%)，爐渣含銻1.19%(混合銻精礦，含銻28.4%)或1.02%(硫化銻精礦，含銻48，45%)。氧化銻平均含銻80%。但是，該方法的主要缺點(diǎn)是入爐物料需要混料、碾壓、壓密、干燥和固結(jié)等多道工序，消耗占入爐團(tuán)塊重量40%的優(yōu)質(zhì)冶金焦碳，金屬回收率低，渣含銻高，需配置外熱式前床。沒(méi)有外熱式前床的鼓風(fēng)爐煉銻，其渣含銻高達(dá)10%。而外熱式前床與鼓風(fēng)爐之間由通道相接，此通道是揮發(fā)熔煉鼓風(fēng)爐的關(guān)鍵部位，由于受到高溫爐渣、銻硫和粗銻的沖刷和腐蝕容易損壞，致使鼓風(fēng)爐被迫停爐。在實(shí)踐中鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉不可避免的要產(chǎn)出粗銻，這對(duì)于處理不含貴金屬的銻礦石是不希望的。
本發(fā)明的目的在于用一種結(jié)構(gòu)緊湊的沉沒(méi)燃燒爐處理銻礦石特別是處理含銻大于10%，硫1～20%的氧硫混合銻礦石產(chǎn)出爐渣和銻氧，它能夠強(qiáng)化揮發(fā)熔煉過(guò)程，提高傳熱傳質(zhì)效率，節(jié)約能源，改善環(huán)境，降低渣含銻達(dá)到0.2～0.6%，提高銻的揮發(fā)率達(dá)到95～99%，提高銻氧質(zhì)量，使產(chǎn)出的銻氧含銻達(dá)79～81%。
本發(fā)明的要點(diǎn)是設(shè)計(jì)制造一臺(tái)φ350m/m的鼓型反應(yīng)器，該反應(yīng)器的外殼為鋼制園筒，分為三段，上面兩段為水套，下面一段為鋼殼，內(nèi)砌兩層鎂磚，并設(shè)置兩個(gè)放出口，上部設(shè)有加料口和煙道口，頂部設(shè)有噴槍孔和窺孔。在反應(yīng)器內(nèi)裝一支噴槍，該噴槍由三根Cr18Ni9Ti耐熱不銹鋼管制作的同心筒和一個(gè)噴頭構(gòu)成。另外配置一臺(tái)55千瓦的化礦電爐和一臺(tái)3米3/分的空氣壓縮機(jī)及二臺(tái)布袋收塵器(15m2)。
本發(fā)明采用的燃料是柴油或粉煤，采用的助燃劑是空氣或空氣和氧氣的混合氣體。
當(dāng)噴槍插入反應(yīng)器熔體底料中燃燒時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)溫度可達(dá)1300～1400℃，由于鼓入的助燃?xì)怏w的沖擊(因?yàn)橹細(xì)怏w的旋流速度可達(dá)170～340米/秒)，熔體瞬間由鼓泡到噴濺，再自由下落，形成一個(gè)激烈沸騰的熔池，爐料從反應(yīng)器上部加入后立刻被噴濺液滴浸沒(méi)，反應(yīng)器內(nèi)部液-固-氣三相充分接觸，為傳熱傳質(zhì)創(chuàng)造了極為有利的條件，提高了傳熱傳質(zhì)效率，促使反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素達(dá)到較為理想的狀態(tài)，強(qiáng)化了熔煉過(guò)程。因?yàn)榻饘黉R的熔點(diǎn)是630℃，沸點(diǎn)1380℃;Sb2S3的熔點(diǎn)是550℃，沸點(diǎn)1080～1090℃，380℃開(kāi)始揮發(fā);Sb2O5的熔點(diǎn)是380℃，沸點(diǎn)930℃，在高溫下不穩(wěn)定，易分解成低價(jià)氧化物;Sb2O4的熔點(diǎn)是930℃，易與Sb2O3反應(yīng)生成金屬銻;Sb2O3的熔點(diǎn)是656℃，沸點(diǎn)是1570℃，650℃開(kāi)始揮發(fā);據(jù)此，銻及其各種化合物在反應(yīng)器內(nèi)具有較高的蒸汽壓，容易揮發(fā)，幾乎全部呈氧化物進(jìn)入布袋收塵器而被捕集。產(chǎn)出含銻79～81%的銻氧。余下的熔體為爐渣，不需要專門(mén)配置外熱式前床進(jìn)行沉清分離，爐渣含銻可達(dá)0.2～0.6%，成為廢渣由放出口直接放出棄去。
采用沉沒(méi)燃燒爐揮發(fā)熔煉銻礦石可以達(dá)到如下指標(biāo)沉沒(méi)燃燒爐單位揮發(fā)熔煉速度 0.62～0.69噸/米3·時(shí)沉沒(méi)燃燒爐揮發(fā)熔煉銻揮發(fā)率 95～99%沉沒(méi)燃燒爐揮發(fā)熔煉渣含銻 0.2～0.6%沉沒(méi)燃燒爐揮發(fā)熔煉銻氧含銻 79～81%
以入爐銻礦含硫小于7%的冶金計(jì)算表明，當(dāng)采用柴油或粉煤作燃料時(shí)，煙氣中SO2濃度為150毫克/標(biāo)米3，可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)物料含硫大于7%時(shí)，可以調(diào)整配料制度和助燃劑量，使SO2濃度大于4%，達(dá)到制酸的要求。
本發(fā)明的煉銻方法，設(shè)備裝置簡(jiǎn)單，可移動(dòng)，容易操作，銻的揮發(fā)率高，棄渣含銻低，對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，能夠節(jié)省能源，改善環(huán)境，有利于降低成本。
圖1為發(fā)明的裝置聯(lián)接圖。
圖2為油噴槍結(jié)構(gòu)圖。
圖3為噴頭結(jié)構(gòu)圖圖4為粉煤噴槍結(jié)構(gòu)圖。
下面結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的操作情況及裝置的細(xì)節(jié)。
按圖1的裝置，電爐[4]起弧化料(也可以采用其它裝置化料)，為鼓型反應(yīng)器[10]準(zhǔn)備初始熔體，即鼓型反應(yīng)器底料。同時(shí)，噴槍[1]經(jīng)插入口「8」插入鼓型反應(yīng)器[10]，噴槍[1]的出口距鼓型反應(yīng)器[10]底120～150毫米，點(diǎn)火烘烤鼓型反應(yīng)器[10]，當(dāng)鼓型反應(yīng)器[10]溫度達(dá)到1300℃時(shí)，提起噴槍[1]，將電爐[4]里的熔體經(jīng)底料進(jìn)口[3]放入鼓型反應(yīng)器[10]，再放入噴槍[1]，噴槍[1]的出口距鼓型反應(yīng)器[10]底120毫米，熔體向上噴濺，由于空氣的冷卻作用，噴槍[1]的表面立刻掛渣，形成保護(hù)層，噴槍[1]正常作業(yè)后，開(kāi)始由加料口[2]向鼓型反應(yīng)器[10]投料。開(kāi)始由加料口「2」加還原劑(按化學(xué)計(jì)算過(guò)量2～4%)，揮發(fā)10～20分鐘后，從放出口[13]放渣，但不能放完，必須留200～250毫米深的熔體作為下一個(gè)周期的初始熔體，據(jù)此，循環(huán)作業(yè)。爐料投入鼓型反應(yīng)器[10]后，銻及其化合物就開(kāi)始揮發(fā)，揮發(fā)物經(jīng)煙道口[6]進(jìn)入布袋收塵器[5]，在作業(yè)中，通過(guò)窺孔[7]觀察爐內(nèi)情況。水套[9]便于掛渣和清理，鋼殼[11]起固定作用，便于砌爐和加固，內(nèi)襯為鎂磚[12]。鼓型反應(yīng)器[10]直徑為350毫米，有效高度為1225毫米。高與直徑的比值為3～4。爐腹角為65～70度?？刂频募夹g(shù)條件是助燃?xì)怏w為空氣和氧氣的混合氣體，壓力為1.8～2.2公斤/厘米2，鼓入的混合氣體量，即風(fēng)量為90～98米3/分，其中氧濃度為23～25%。燃料為柴油，油壓為5～6公斤/厘米2，油量為13～16升/時(shí)。投料速度為60～70公斤/時(shí)，還原劑量為銻礦石的15～25%。作業(yè)溫度為1260～1450℃鼓風(fēng)強(qiáng)度為58.66標(biāo)米3/米2、分。
按圖2和圖3的裝置，油管[1]、進(jìn)氣管[5]和外管[7]為Cr18Ni9Ti耐熱不銹鋼管。燃料油通過(guò)油管[1]，經(jīng)噴頭[10]到混合室[11]，空氣和氧氣的混合氣體通過(guò)油管[1]和外管[7]之間構(gòu)成的環(huán)形空間經(jīng)過(guò)螺旋片[8]到混合室[11]，在作業(yè)中，助燃?xì)怏w和燃料油在混合室[11]得到充分霧化和混合，然后以238米/秒的旋流速度噴入熔體，使熔體向上噴濺，又以液滴下落，熔體上下激烈運(yùn)動(dòng)，從而提高了傳熱傳質(zhì)效率，強(qiáng)化了揮發(fā)熔煉過(guò)程。堵頭[2]和連接頭[3]起固定作用。三通[4]連接進(jìn)氣管[5]和外管[7]。旋流管[6]承載旋流片[8]。固定件[9]連接螺旋管[6]和噴頭[10]。
按圖4的裝置，粉煤管[1]、進(jìn)氣管[6]和外管[9]為Cr18Ni9Ti耐熱不銹鋼管。粉煤通過(guò)粉煤管[1]到混合室[11]，空氣(富氧)通過(guò)進(jìn)氣管[6]經(jīng)螺旋管[7]進(jìn)入混合室[11]，作業(yè)中，空氣(富氧)和粉煤在混合室[11]得到充分混合，以238米/秒的旋流速度噴入熔體后燃燒，同時(shí)，使熔體向上噴濺，又以液滴下落，熔體上下激烈運(yùn)動(dòng)，從而提高傳熱傳質(zhì)效率，強(qiáng)化了揮發(fā)熔煉過(guò)程。堵頭[2]用以壓緊填料[3]，填料[3]用以密封。中間管[8]用以隔開(kāi)螺旋管[7]。固定件[10]用以支撐螺旋管[7]。
以下用實(shí)例說(shuō)明。
實(shí)例1.
銻礦石成分%Sb 48.06，pb 0.66，As 0.19，S 15.97，F(xiàn)e 0.91，SiO229.53，Al2O30.3，CaO 0.75，MgO＜0.5。粒度-5毫米熔劑采用鐵礦石和石灰。
鐵礦石成分%Fe 63.82，SiO21.74，Al2O30.82，CaO 0.75，MgO 0.103，粒度-5毫米。
石灰成分%CaO 95.00，粉狀。
配料制度銻礦石100公斤、鐵礦石27.08公斤、石灰15.67公斤。
配料后的爐料成分%Sb 33.67，S 11.19，SiO240，F(xiàn)eO 30，CaO 20，MgO 0.56，Al2O30.41。
操作條件反應(yīng)器烘烤溫度1360℃，進(jìn)反應(yīng)器的底料量75公斤，作業(yè)溫度1260～1450℃，鼓風(fēng)強(qiáng)度58.66標(biāo)米3/米2、分，耗油量16.37升/時(shí)。
獲得指標(biāo)爐渣含銻0.2～0.5%，渣率55.6%，銻氧含銻81.00%。銻的熔煉揮發(fā)率97～99%。
實(shí)例2.
銻礦石成分%Sb19.87，pb0.02，AS0.086 S2.60，F(xiàn)e1.53，SiO261.25，Al2O31.29，CaO3.96，MgO0.26，粒度-3毫米。
熔劑采用鐵礦石和石灰。
鐵礦石成分%Fe63.82，SiO21.74，Al2O30.82，CaO0.57，MgO0.103，粒度-5毫米。
石灰成分%CaO95.00，粉狀。
配料制度銻礦石100公斤，鐵礦石45.67公斤，石灰35公斤。
配料后的爐料成分%Sb10.95，S1.48，SiO240，F(xiàn)eO25，CaO25，MgO0.33，Al2O31.85。
操作條件反應(yīng)器烘烤溫度1320℃，進(jìn)入反應(yīng)器的底料量75公斤，作業(yè)溫度1340～1390℃，鼓風(fēng)強(qiáng)度58.66標(biāo)米3/米2、分，耗油量15.67升/時(shí)。
獲得指標(biāo)爐渣含銻0.48～0.59%，渣率87.6%，銻氧含銻79.75%，銻的熔煉揮發(fā)率95%。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用沉沒(méi)燃燒爐處理銻礦石特別是處理含銻大于10%，硫1～20%的氧硫混合銻礦石，其特征在于銻礦石入爐后在激烈攪動(dòng)的熔體里進(jìn)行揮發(fā)熔煉，產(chǎn)出爐渣和銻氧。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的處理銻礦石的方法，其特征在于所說(shuō)的爐渣是含銻0.2～0.6%的廢渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的處理銻礦石的方法，其特征在于所說(shuō)的廢渣是從鼓型反應(yīng)器[10]的放出口[13]直接放出丟棄的廢渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的處理銻礦石的方法，其特征在于所說(shuō)的銻氧是含銻79～81%的單一的氧化銻。
專利摘要
本發(fā)明為有色金屬冶煉提供了一種用沉沒(méi)燃燒爐處理銻礦石的方法。該方法的特點(diǎn)是設(shè)備裝置簡(jiǎn)單，傳熱傳質(zhì)好，銻揮發(fā)率高，成本低。特別適合處理含銻大于10％，硫1～20％的氧硫混合礦。
文檔編號(hào)C22B30/02GK86100297SQ86100297
公開(kāi)日1987年8月12日 申請(qǐng)日期1986年1月30日
發(fā)明者陳中華, 李明智, 張雄飛, 石占祥, 曾仕淑, 瞿開(kāi)流, 李斌, 暨金果, 李勝明 申請(qǐng)人:昆明冶金研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan